Caractérisation et développement du procédé Protal® : le couplage d'un laser impulsionnel et d'une torche de projection thermique pour un procédé de traitement de surface éfficace et respectueux de l'environnement
Institution:
BesançonDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
The Protal® process has been developed as a palliative technique to degreasing and grit-blasting prior to thermal spraying. Although widely used, both techniques suffer from disadvantages such as environmental considerations, security and mechanical aspects (e. G. , decrease of fatigue properties). By implementing a Nd:YAG laser to ensure the cleaning step simultaneously to thermal spraying, these constraints can be avoided. The industrial growth of Protal® requires the control of the processing parameters to obtain high quality coatings. The understanding of the mechanisms involved in the laser cleaning of metallic surfaces is achieved on topographic and energetic points of view. Particles shape factor analysis leads to the parameter settings allowing the manufacturing of metallic (NiA1) and ceramic (A1203-TiO2) coatings on various substrates natures (2017, TA6V, 2C22). At last, higher adhesion levels than those obtained by the conventional procedure are reached by implementing fractional factorial designs of experiments for the optimization of the processing parameters.
Abstract FR:
Les techniques de préparation de surface avant projection thermique par dégraissage et projetage d'abrasifs sont soumises à de nombreuses limitations. Le respect des normes environnementales et les coûts induits, la protection sanitaire des opérateurs, la modification des propriétés mécaniques des matériaux ductiles en sont les principales contraintes. Le procédé Protal® est une alternative aux techniques conventionnelles, puisqu'il assure la préparation de surface par un décapage laser de façon simultanée à la projection thermique de matière. Le développement industriel du procédé passe par la maitrîse et la compréhension du rôle des paramètres opératoires dans l'obtention d'une adhérence élevée du revêtement. L'approche suivie deans ce travail permet, tout d'abord, d'appréhender les effets produits par le décapage des substrats tant d'un point de vue topographique qu'énergétique. L'analyse des morphologies de particules écrasées précise ensuite les conditions opératoires favorables à la réalisation de revêtements métalliques (NiA1) ou céramiques (A12O3-TiO2) sur différentes natures de substrats (2017, TA6V, 2C22). Enfin, l'optimisation du protocole opératoire par une analyse factorielle permet de définir des conditions où les niveaux d'adhérence atteints sont supérieurs à ceux obtenus par la procédure de préparation conventionnelle.